一種汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)，根據(jù)熱力發(fā)電廠原理，由自帶再熱器的火力發(fā)電廠鍋爐，外置式雙汽流煙氣換熱器，汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)，凝汽器，給水泵和管路，構(gòu)成蒸汽復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾熱力循環(huán)的熱力發(fā)電系統(tǒng)，充分改善蒸汽動力循環(huán)的吸熱過程，提高循環(huán)熱效率。對于新建機(jī)組，該熱力發(fā)電系統(tǒng)效率明顯提高；對于運(yùn)行中的汽輪發(fā)電機(jī)組還可以增加發(fā)電量，以及同時提高循環(huán)熱效率。
【專利說明】一種汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱力發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]“十二五”規(guī)劃對我國電力工業(yè)提出了節(jié)能和減排兩個約束性目標(biāo)，火電機(jī)組在我國未來的能源結(jié)構(gòu)中，仍然占60%以上，隨著能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化及環(huán)境保護(hù)要求的提高，進(jìn)一步節(jié)能減排的要求越來越高、難度越來越大。
[0003]研究開發(fā)高參數(shù)、大容量火力發(fā)電機(jī)組，提高蒸汽動力循環(huán)的熱力學(xué)完善性，始終是熱能動力學(xué)科和能源工程領(lǐng)域的重要課題。同時，對于運(yùn)行中的傳統(tǒng)火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行有效改造，改變或完善熱力循環(huán)的吸熱過程，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模節(jié)能，在工程應(yīng)用上具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]一種汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)，就是針對上述問題，以一臺600MW汽輪發(fā)電機(jī)組為例，對它的熱力循環(huán)進(jìn)行熱力學(xué)完善化以后，若使得效率提升1%，約可以降低機(jī)組供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率7 g/kffh,按照機(jī)組全年運(yùn)行時間5000小時計(jì)算，則節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤21000噸/年，如果標(biāo)準(zhǔn)煤的單價(jià)為800元/噸，則全年節(jié)省燃料料費(fèi)用1680余萬元。這對于發(fā)電企業(yè)必將產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的節(jié)能減排的社會效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是針對現(xiàn)有的汽輪發(fā)電機(jī)組需要進(jìn)一步節(jié)能減排難度大的問題，提出一種汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)增設(shè)一臺汽輪機(jī)，一臺外置式雙汽流煙氣換熱器，構(gòu)成汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)，對于新建機(jī)組，該熱力發(fā)電系統(tǒng)效率明顯提高；對于運(yùn)行中的汽輪發(fā)電機(jī)組還可以增加發(fā)電量，以及同時提高循環(huán)熱效率。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)，包括火力發(fā)電廠鍋爐，外置式雙汽流煙氣換熱器，汽輪機(jī)，再熱器，發(fā)電機(jī)，凝汽器，給水泵和管路，鍋爐的過熱蒸汽分流成兩部分，一部分汽流經(jīng)過管路進(jìn)入外置式雙汽流煙氣換熱器加熱后，通過管路進(jìn)入汽輪機(jī)第一汽缸做功；另一部分汽流經(jīng)過主蒸汽管路，進(jìn)入汽輪機(jī)第二汽缸做功，汽輪機(jī)第二汽缸做功后的第一股復(fù)合再熱汽流經(jīng)過管路進(jìn)入外置式雙汽流煙氣換熱器再熱后，通過管路進(jìn)入汽輪機(jī)第一汽缸繼續(xù)做功；汽輪機(jī)第二汽缸做功后的第二股復(fù)合再熱汽流，經(jīng)過管路與汽輪機(jī)第一汽缸排汽管的汽流匯合后，再經(jīng)過管路送入到再熱器加熱，加熱后的蒸汽通過管路進(jìn)入汽輪機(jī)第三汽缸繼續(xù)做功，汽輪機(jī)第三汽缸的排汽進(jìn)入凝汽器后凝結(jié)成水，汽輪機(jī)第一汽缸的排汽進(jìn)入凝汽器壓力高于凝汽器的工作壓力，凝汽器的排汽凝結(jié)成水經(jīng)過給水泵升壓后，通過管路送回鍋爐繼續(xù)吸熱，再熱器為火力發(fā)電廠鍋爐自帶，汽輪機(jī)汽缸驅(qū)動發(fā)電機(jī)。。
[0007]所述汽輪機(jī)第二汽缸做功后的第一股復(fù)合再熱汽流的蒸汽壓力、溫度高于其第二股復(fù)合再熱汽流的蒸汽壓力、溫度，并且進(jìn)入外置式雙汽流煙氣換熱器繼續(xù)加熱后的復(fù)合再熱汽流的蒸汽溫度等于或高于第二股復(fù)合再熱汽流經(jīng)過再熱器加熱后的蒸汽溫度，然后進(jìn)入第一汽缸做功；第二股復(fù)合再熱汽流經(jīng)過再熱器再加熱后的蒸汽溫度等于或高于第二汽缸的進(jìn)汽溫度；鍋爐的過熱蒸汽分流后，經(jīng)過外置式雙汽流煙氣換熱器加熱的蒸汽溫度高于進(jìn)入第二汽缸的進(jìn)汽溫度，鍋爐的過熱蒸汽分流后，經(jīng)過外置式雙汽流煙氣換熱器汽流進(jìn)入汽輪機(jī)第一汽缸做功后的蒸汽壓力高于第二汽缸的排汽壓力。
[0008]所述汽輪機(jī)可為一臺3個汽缸的汽輪機(jī)，或兩臺汽輪機(jī):一臺單缸汽輪機(jī)、一臺雙缸汽輪機(jī)。
[0009]所述汽輪機(jī)汽缸驅(qū)動發(fā)電機(jī)，汽輪機(jī)的第一、第二、第三汽缸可以同軸汽輪機(jī)驅(qū)動一臺發(fā)電機(jī)發(fā)電；也可汽輪機(jī)的第一汽缸驅(qū)動一臺發(fā)電機(jī)，第二汽缸與第三汽缸同軸驅(qū)動另一臺發(fā)電機(jī)發(fā)電。
[0010]所述外置式雙汽流煙氣換熱器，熱源可以是鍋爐煙氣的余熱利用，也可以設(shè)置燃?xì)庋a(bǔ)充燃燒加熱。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)，運(yùn)用熱力發(fā)電廠原理，采用完善火電機(jī)組循環(huán)吸熱過程的方法，對于新建高參數(shù)、大容量火力發(fā)電機(jī)組，本發(fā)明既可以提高蒸汽動力循環(huán)的熱力學(xué)完善性，又可以在系統(tǒng)布置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)上獲得收益；對于運(yùn)行中的傳統(tǒng)火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行節(jié)能改造，完善熱力循環(huán)的吸熱過程，同時將原有的汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行增容，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模節(jié)能目的。本發(fā)明在工程應(yīng)用上具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義，將會產(chǎn)生巨大的火力發(fā)電廠節(jié)能減排的綜合效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)連接圖；
圖2為本發(fā)明汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示的為本發(fā)明一種汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力系統(tǒng)連接圖，包括火力發(fā)電廠鍋爐I，外置式雙汽流煙氣換熱器2，汽輪機(jī)第一汽缸3，第二汽缸4，再熱器5，第三汽缸6，凝汽器7，給水泵8，管路9、10、11、12、13、14、15、16、17、20、21構(gòu)成。來自火力發(fā)電廠鍋爐I的過熱蒸汽分流成兩部分，一部分汽流經(jīng)過管路10進(jìn)入外置式雙汽流煙氣換熱器2加熱后，通過管路11進(jìn)入汽輪機(jī)第一汽缸3做功；另一部分汽流經(jīng)過管路9，進(jìn)入第二汽缸4做功，第二汽缸做功后的第一股復(fù)合再熱汽流經(jīng)過管路17，進(jìn)入外置式雙汽流煙氣換熱器再熱后，通過管路12進(jìn)入第一汽缸3繼續(xù)做功；第二汽缸做功后的第二股復(fù)合再熱汽流，經(jīng)過管路14，與第一汽缸3排汽管13的汽流匯合后，再經(jīng)過管路15送入到再熱器5加熱，加熱后的蒸汽通過管路16進(jìn)入第三汽缸6繼續(xù)做功，第三汽缸的排汽進(jìn)入凝汽器7后凝結(jié)成水，根據(jù)需要，第一汽缸3的排汽進(jìn)入凝汽器7時，該排汽通過管路20的壓力低于第二汽缸4的排汽壓力，高于凝汽器7的工作壓力，凝汽器7的排汽凝結(jié)成水經(jīng)過給水泵8升壓后，通過管路21送入鍋爐1，由此構(gòu)成汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)。
[0014]一種汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)，根據(jù)熱力發(fā)電廠原理，蒸汽動力循環(huán)配置一臺(或兩臺:一臺單缸、一臺雙缸汽輪機(jī))3個汽缸的汽輪機(jī)，一臺帶有再熱器5的鍋爐1，一臺外置式雙汽流煙氣換熱器2，發(fā)電機(jī)、凝汽器7和給水泵8，構(gòu)成蒸汽復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾熱力循環(huán)，充分改善蒸汽動力循環(huán)的吸熱過程，提高循環(huán)熱效率。
[0015]如圖2所示一種汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，鍋爐I的過熱蒸汽分流成兩部分，一部分汽流經(jīng)過管路10進(jìn)入外置式雙汽流煙氣換熱器2加熱后，通過管路11進(jìn)入汽輪機(jī)第一汽缸3做功，第一汽缸驅(qū)動一臺發(fā)電機(jī)18 ;另一部分汽流經(jīng)過主蒸汽管路9，進(jìn)入第二汽缸4做功，第二汽缸4做功后的第一股復(fù)合再熱汽流經(jīng)過管路17，進(jìn)入外置式雙汽流煙氣換熱器再熱后，通過管路12進(jìn)入第一汽缸3繼續(xù)做功；第二汽缸做功后的第二股復(fù)合再熱汽流，經(jīng)過管路14，與第一汽缸排汽管13的汽流匯合后，再經(jīng)過管路15送入到再熱器5加熱，加熱后的蒸汽通過管路16進(jìn)入第三汽缸6繼續(xù)做功，第二汽缸與第三汽缸同軸驅(qū)動一臺發(fā)電機(jī)19發(fā)電，第三汽缸6的排汽進(jìn)入凝汽器7后凝結(jié)成水，根據(jù)需要，第一汽缸的排汽進(jìn)入凝汽器7時，該排汽通過管路20的壓力低于第二汽缸的排汽壓力，高于凝汽器7的工作壓力，該排汽凝結(jié)成水經(jīng)過給水泵8升壓后，通過管路21送入鍋爐I繼續(xù)吸熱，由此構(gòu)成汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)需要，其中第一、第二、第三汽缸可以是同軸汽輪機(jī)驅(qū)動一臺發(fā)電機(jī)發(fā)電。
[0016]來自汽輪機(jī)的第二汽缸4的第一股復(fù)合再熱汽流的蒸汽壓力、溫度高于其第二股復(fù)合再熱汽流的蒸汽壓力、溫度(管路17中的蒸汽壓力和溫度高于管路14中的)，并且進(jìn)入外置式雙汽流煙氣換熱器2繼續(xù)加熱后的復(fù)合再熱汽流的蒸汽溫度等于或高于第二股復(fù)合再熱汽流經(jīng)過再熱器5加熱后的蒸汽溫度(管路12中的蒸汽溫度等于或高于管路16中的)，然后進(jìn)入第一汽缸做功。第二股復(fù)合再熱汽流經(jīng)過再熱器5再加熱后的蒸汽溫度等于或高于第二汽缸的進(jìn)汽溫度(管路16中的蒸汽溫度等于或高于管路9中的)。鍋爐I的過熱蒸汽分流后，經(jīng)過外置式雙汽流煙氣換熱器2加熱的蒸汽溫度高于進(jìn)入第二汽缸的進(jìn)汽溫度(管路11中的蒸汽溫度高于管路9中的)，鍋爐I的過熱蒸汽分流后，經(jīng)過外置式雙汽流煙氣換熱器汽流進(jìn)入汽輪機(jī)第一汽缸3做功后的蒸汽壓力略高于第二汽缸的排汽壓力(管路13中的蒸汽壓力略高于管路14中的)。根據(jù)需要，第一汽缸的排汽進(jìn)入凝汽器7時，該排汽通過管路20的壓力低于第二汽缸的排汽壓力，高于凝汽器7的工作壓力。
[0017]外置式雙汽流煙氣換熱器，熱源可以是鍋爐煙氣的余熱利用，也可以設(shè)置燃?xì)庋a(bǔ)充燃燒加熱，對于新建鍋爐或現(xiàn)役鍋爐的爐內(nèi)空間條件允許，外置式雙汽流煙氣換熱器可以改為鍋爐內(nèi)置式，但擔(dān)負(fù)兩股汽流的復(fù)合再熱的功能不變。
[0018]本發(fā)明建立了汽輪機(jī)做功后的蒸汽，通過復(fù)合中間再熱的方法，優(yōu)化蒸汽熱力循環(huán)的吸熱過程，向準(zhǔn)卡諾循環(huán)靠攏，大幅度提高循環(huán)的熱效率，在熱力發(fā)電廠原理的循環(huán)理論上給出了有益的補(bǔ)充內(nèi)容；本發(fā)明在新建超超臨界高參數(shù)、大容量機(jī)組熱力循環(huán)方案的熱力學(xué)完善性和技術(shù)上可行性方面，提供了工程適用的技術(shù)途徑；本發(fā)明在現(xiàn)役火力發(fā)電機(jī)組的節(jié)能改造方面，提供了既可以充分利舊，又使其擴(kuò)容增效的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的方法，獲得巨大的節(jié)能減排經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【權(quán)利要求】
1.一種汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括火力發(fā)電廠鍋爐，外置式雙汽流煙氣換熱器，汽輪機(jī)，再熱器，發(fā)電機(jī)，凝汽器，給水泵和管路，鍋爐的過熱蒸汽分流成兩部分，一部分汽流經(jīng)過管路進(jìn)入外置式雙汽流煙氣換熱器加熱后，通過管路進(jìn)入汽輪機(jī)第一汽缸做功；另一部分汽流經(jīng)過主蒸汽管路，進(jìn)入汽輪機(jī)第二汽缸做功，汽輪機(jī)第二汽缸做功后的第一股復(fù)合再熱汽流經(jīng)過管路進(jìn)入外置式雙汽流煙氣換熱器再熱后，通過管路進(jìn)入汽輪機(jī)第一汽缸繼續(xù)做功；汽輪機(jī)第二汽缸做功后的第二股復(fù)合再熱汽流，經(jīng)過管路與汽輪機(jī)第一汽缸排汽管的汽流匯合后，再經(jīng)過管路送入到再熱器加熱，加熱后的蒸汽通過管路進(jìn)入汽輪機(jī)第三汽缸繼續(xù)做功，汽輪機(jī)第三汽缸的排汽進(jìn)入凝汽器后凝結(jié)成水，汽輪機(jī)第一汽缸的排汽進(jìn)入凝汽器的壓力低于第二汽缸的排汽壓力，高于凝汽器的工作壓力，凝汽器的排汽凝結(jié)成水經(jīng)過給水泵升壓后，通過管路送回鍋爐繼續(xù)吸熱，再熱器為火力發(fā)電廠鍋爐自帶，汽輪機(jī)汽缸驅(qū)動發(fā)電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述汽輪機(jī)第二汽缸做功后的第一股復(fù)合再熱汽流的蒸汽壓力、溫度高于其第二股復(fù)合再熱汽流的蒸汽壓力、溫度，并且進(jìn)入外置式雙汽流煙氣換熱器繼續(xù)加熱后的復(fù)合再熱汽流的蒸汽溫度等于或高于第二股復(fù)合再熱汽流經(jīng)過再熱器加熱后的蒸汽溫度，然后進(jìn)入第一汽缸做功；第二股復(fù)合再熱汽流經(jīng)過再熱器再加熱后的蒸汽溫度等于或高于第二汽缸的進(jìn)汽溫度；鍋爐的過熱蒸汽分流后，經(jīng)過外置式雙汽流煙氣換熱器加熱的蒸汽溫度高于進(jìn)入第二汽缸的進(jìn)汽溫度，鍋爐的過熱蒸汽分流后，經(jīng)過外置式雙汽流煙氣換熱器汽流進(jìn)入汽輪機(jī)第一汽缸做功后的蒸汽壓力高于第二汽缸的排汽壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述汽輪機(jī)可為一臺3個汽缸的汽輪機(jī)，或兩臺汽輪機(jī):一臺單缸汽輪機(jī)、一臺雙缸汽輪機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述汽輪機(jī)汽缸驅(qū)動發(fā)電機(jī)，汽輪機(jī)的第一、第二、第三汽缸可以同軸汽輪機(jī)驅(qū)動一臺發(fā)電機(jī)發(fā)電；也可汽輪機(jī)的第一汽缸驅(qū)動一臺發(fā)電機(jī)，第二汽缸與第三汽缸同軸驅(qū)動另一臺發(fā)電機(jī)發(fā)電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽輪機(jī)復(fù)合中間再熱準(zhǔn)卡諾循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述外置式雙汽流煙氣換熱器，熱源可以是鍋爐煙氣的余熱利用，也可以設(shè)置燃?xì)庋a(bǔ)充燃燒加熱。
【文檔編號】F01K23/10GK103527269SQ201310471054
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】石奇光, 金蓉, 張靜秋, 李瑞雪 申請人:上海電力學(xué)院